邊坡地形的地震動(dòng)放大效應(yīng)預(yù)測(cè)模型研究.pdf

1、地震動(dòng)由震源效應(yīng)、路徑效應(yīng)和場(chǎng)地效應(yīng)三者共同決定。大量現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、理論分析、數(shù)值模擬和物理試驗(yàn)的研究成果都證實(shí)場(chǎng)地效應(yīng)對(duì)地震動(dòng)有顯著影響。其中，地形效應(yīng)作為場(chǎng)地效應(yīng)的重要方面，自然起著不可忽視的作用。但是，大量對(duì)邊坡地形效應(yīng)的研究是頻域內(nèi)的，這些研究成果無(wú)法直接應(yīng)用于工程抗震設(shè)計(jì)。本文即是利用數(shù)值模擬和統(tǒng)計(jì)回歸的方法，求出一系列反應(yīng)譜譜放大的預(yù)測(cè)模型評(píng)估邊坡的地震動(dòng)地形效應(yīng)。本文的預(yù)測(cè)模型能夠得到坡頂面任意場(chǎng)地的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜，便于實(shí)際工程的

2、抗震設(shè)計(jì)。具體步驟如下:
　　(1)首先建立80個(gè)單面坡數(shù)值模型，分別具有不同的模型參數(shù)，相應(yīng)地建立一系列一維自由場(chǎng)模型;
　　(2)通過(guò)輸入一條基巖地震記錄，得到每個(gè)邊坡模型和對(duì)應(yīng)一維自由場(chǎng)模型上數(shù)個(gè)場(chǎng)地的地震反應(yīng);
　　(3)通過(guò)對(duì)時(shí)域的地震記錄進(jìn)行傅里葉變換，求出各場(chǎng)地地震反應(yīng)和輸入地震動(dòng)間的頻域內(nèi)傳遞函數(shù);
　　(4)利用上一步得到的傳遞函數(shù)，計(jì)算出每個(gè)邊坡模型和對(duì)應(yīng)一維自由場(chǎng)模型上各監(jiān)測(cè)點(diǎn)在輸入大量地震

3、記錄時(shí)的地震反應(yīng)。這一方法很大地提高了計(jì)算效率;
　　(5)通過(guò)對(duì)比邊坡模型和對(duì)應(yīng)一維自由場(chǎng)的反應(yīng)譜，求出反映地震動(dòng)地形效應(yīng)的譜放大;
　　(6)利用系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分析和隨機(jī)效應(yīng)方法建立起相對(duì)簡(jiǎn)單的地形效應(yīng)預(yù)測(cè)模型，模型中只包含四個(gè)邊坡模型參數(shù):坡高、坡度、場(chǎng)地自坡頂點(diǎn)的距離和坡體材料的剪切波速。
　　利用殘差分析法選擇模型參數(shù)并驗(yàn)證參數(shù)在統(tǒng)計(jì)意義上是否顯著。殘差分解為模型內(nèi)殘差和模型間兩個(gè)部分，模型內(nèi)殘差由不同基巖記錄的

4、不同頻率成分造成，預(yù)測(cè)模型對(duì)放大效應(yīng)描述的不精確產(chǎn)生了模型間殘差。預(yù)測(cè)模型的兩類殘差在線性尺度上相對(duì)于模型參數(shù)是無(wú)偏的:用來(lái)擬合殘差的直線是水平的。兩類殘差的標(biāo)準(zhǔn)差都很小，地震參數(shù)主要在短周期對(duì)模型有影響。
　　兩個(gè)數(shù)值驗(yàn)證實(shí)例的結(jié)果表明，側(cè)面吸收邊界產(chǎn)生的反射波會(huì)對(duì)譜放大計(jì)算的準(zhǔn)確性造成影響。但是，這種影響的誤差水平在地震動(dòng)預(yù)測(cè)模型中是可以接受的。殘差分析和誤差分析表明:在選定的模型參數(shù)范圍內(nèi)，最終的預(yù)測(cè)模型可以在一階描述邊坡的